动车组车顶绝缘子湿污和内部缺陷条件下电场分布研究

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1、国内图书分类号：TM216国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓专二零一四年五月ClassifiedIndex：TM216U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisJllllUlllllllllhlllllUlIIIHIIIIIJlII!Y2577564RESEARCH0INELECTRjCFIELDDISTR【BUTIONOFROOFINSULATORONEMUUNDER、ⅧTTn町GCOlNTAMn寸ATIOINANDINTERNALDEFECTSCONDITIONSGrade：2

2、011Candidate：YangKunsongAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：PowerSystemandItsAutomationSupervisor：WuGuangningMay．2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本

3、授权书；2．不保密舀，使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者签名：／才洲指导老师虢翻日期：≥口I叶5-丛日期：w胀<．如西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．基于CRH2型动车组实际车顶状况，搭建了含车项绝缘子、受电弓、接触线等高压设备的三维电场有限元模型，分析了接触线、受电弓及支架、计算区域等因素对绝缘子电场计算的影响，探明了洁净、染污、湿润时受电弓支撑绝缘子沿面及周围空间的电位、电场分布特性。2．建立了环氧树脂平板表面水珠对电场分布影响的三维简化模型，揭示了电场旋转角和水珠参数对最大电场增强因子的影响，并提出了

4、最大电场增强因子的函数表征模型，从综合优化电场强度大小和方向的角度考虑，确定了针对受电弓支撑绝缘子的最优均压环配置方案。3．针对汇流母线支撑绝缘子内绝缘击穿事故，分析了无问隙时绝缘子内部高场强区域，通过模拟复合绝缘子芯棒．护套界面气体和液体间隙，得到了复合绝缘子内部电场变化规律，研究了内部间隙对绝缘子性能的影响。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担

5、。学位论文作者签名：功渺日期：矽，中·j．力§西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要高速铁路凭借输送能力强、速度快、安全舒适等一系列优势，逐步发展成为我国重要的运载工具。动车组作为高速铁路的核心组成部分，保障其安全可靠运行是提高高铁服务质量的重要标准。车顶绝缘子是动车组的主要高压绝缘器件，其运行故障不仅会造成铁路运输中断，还会带来恶劣的社会影响。动车组车顶空间有限，绝缘子的结构高度被局限在狭小的范围内，尽管电压等级不高，但是在高压端局部区域仍表现出高场强特性，降低了绝缘子的运行可靠性。受电弓支撑绝缘子采用憎水性的环氧树脂材料，在冬季凝露、雾霾条件下仍频繁的发生闪络事故。闪络主要由

6、于憎水性能下降和表面染污，电晕放电是导致绝缘子表面材料憎水性能下降的首要因素，主要由电场强度过大引起。芯棒和护套的粘接界面在高场强下易出现电蚀穿孔，间隙的出现会进一步畸变绝缘子内部电场引发放电，严重时导致绝缘击穿。通过绝缘子表面和内部电场的准确计算不仅能给深入研究绝缘子闪络和内击穿机理奠定基础，还能制定相应的电场优化措施以提高绝缘子运行可靠性。根据电准静态场和有限元理论构建了动车组受电弓支撑绝缘子的三维有限元计算模型，研究了接触线、受电弓及支架、底座、计算区域等因素对建模计算结果的影响，探明了清洁和污秽绝缘子沿面和空间电场的分布特性，结合受电弓支撑绝缘子实际运行工况分析了过电压和谐

7、波对绝缘子电场分布的影响。考虑环氧树脂材料的憎水性建立了含水分时受电弓支撑绝缘子的三维有限元模型，分析了水珠对绝缘子表面电场的影响规律，揭示了出现水膜、水流后绝缘子表面电场变化特征，通过简化的平行电极三维电场计算模型探究了电场旋转角和水珠参数变化对最大电场增强因子的影响，提出了最大电场增强因子的逻辑函数表征模型，最后从综合优化电场强度大小和方向角度考虑确定了针对受电弓支撑绝缘子的最优均压环设置方案。针对汇流母线支撑绝缘子内绝缘击穿事故，建立了相应的多参数电场分析模型，